随着伺服系统的广泛应用,高精度伺服系统控制成为了当前运动控制领域研究的一个热点问题;某型雷达高精度角跟踪伺服系统正可以描述为一类含摩擦环节的伺服系统。摩擦作为伺服系统包含的一种重要的非线性因素,对提高伺服系统控制精度具有极大的消极影响。同时摩擦环节的具有非线性特质也给伺服系统建模、辨识和控制带来了很多困难。本文基于某型雷达高精度角跟踪伺服系统的控制要求,研究了一类含有摩擦环节伺服系统的建模、辨识、摩擦补偿和抗输入饱和控制的问题。本文第一部分为含摩擦环节伺服系统的数学建模与参数辨识。首先,通过分析系统各部分的物理特性得到了系统的数学模型,其次,采用两步参数辨识方法进行系统参数辨识。第一步通过测量Stribeck曲线并利用遗传算法得到了LuGre摩擦模型的静态参数部分,第二步根据低速情况下的摩擦模型特点将系统模型简化为二阶系统,基于系统辨识理论,利用输入输出数据得到了LuGre模型动态参数和伺服系统参数,进而完成了系统模型的参数辨识;再次,对所采用的参数辨识方法进行了数字仿真,仿真结果表明了两步参数辨识方法是有效的。本文第二部分为系统分析与控制器设计。首先,分析了摩擦导致系统出现低速爬行和极限环振荡的原因,证明了采用PID控制难以实现系统的稳定控制;其次,设计了前馈PID固定摩擦补偿控制算法;接着,提出了一种修正的LuGre摩擦模型,克服了传统LuGre模型的鬃毛观测器在离散化后会导致系统不稳定的缺点,并根据该模型设计反步自适应摩擦补偿控制算法;再次,在考虑系统输入饱和的情况下,设计了抗饱和摩擦补偿反步自适应控制器。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论,分别证明了以上三种算法都能保证系统的稳定性。仿真结果表明,前馈PID控制能改善系统低速爬行与极限环振荡,并提高系统精度,但是该算法鲁棒性较差,而基于修正LuGre模型的反步自适应控制不仅消除了系统低速爬行现象而且大幅提高了系统的跟踪精度,最后的抗饱和摩擦补偿反步自适应控制则能在系统具有输入饱和时仍然保证系统具有较高的控制精度。